恒温恒湿箱在复合材料中的抗老化性能应用

恒温恒湿箱作为一款常见的温湿度试验设备,在汽车电子、复合材料模拟潮湿大气环境老化方面应用十分广泛。
恒温恒湿箱模拟试验中,潮湿环境引起复合材料的破坏机理已研究较为清楚。现以水分向碳纤维环氧树脂层合板的扩散为例,说明潮湿大气环境对复合材料的老化机理。
复合材料中的树脂,其平衡吸取量取决于环境中的相对湿度和温度。吸水速度大小由湿度、温度和树脂的扩散速度决定。树脂溶胀由含水分量来决定,但又部分地受纤维制约。制约程度取决于纤维的几何条件和体积分数。在非平衡体系中,树脂中的水的含量不均,水浓度梯度会引起材料的应力应变呈梯度分布,即使水分含量均匀,层合板中相邻层间的溶胀性能差异也会导致内应力的产生。
水分能使环氧树脂柔性增加,其弹性模量降低。基体模量的变化对材料纵向拉伸强度和模量几乎没有影响,但由于树脂含量较大,基体膜量的改变对纵向压缩强度和层间及层内剪切性能有较大影响。研究表明,水引起的环氧树脂模量降低是可逆的。当外界环境改变以及水分扩散出去后,树脂的膜量几乎可恢复到原值。但是,对许多吸水的过程来说,水引起的性质改变又是不可逆的。不可逆的变化会导致材料物理和力学性能的明显降低,而同时恒温恒湿箱来模拟潮湿大气环境可检测出才材料的抗老化性能。

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